Терморезисторы. Классы точности терморезистора презентация

Терморезисторы
Терморезистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. Термометры сопротивления, как правило, в металлическом или керамическом корпусе состоят из чувствительного элемента который представляет собой резистор, выполненный из металлической проволоки или пленки и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры.

Терморезисторы
В основу измерения температуры термоэлектрическими термометрами положен термоэлектрический эффект.
Явление термоэлектричества было открыто немецким физиком Томасом Иоганом Зеебеком в 1821 г. и состоит в следующем:
в замкнутой цепи термоэлектрического преобразователя (термопары), состоящего из двух или нескольких разнородных проводников, возникает электрический ток, если хотя бы два места соединения (спая) проводников имеют разные температуры.
Спай, измеряющий температуру t, называется рабочим, а спай, имеющий постоянную температуру t0, — свободным. Проводники А и В называют термоэлектродами.
Томас Иоган Зеебек
(1770 – 1831)

Металлы ,использующиеся в терморезисторах
Медь. К преимуществам меди следует отнести низкую стоимость, легкость получения ее в чистом виде, сравнительно высокий температурный коэффициент электрического сопротивления и линейную зависимость сопротивления от температуры. К недостаткам меди относятся малое удельное сопротивление и легкая окисляемость при температуре выше 100 °С.
Никель и железо. Эти металлы обладают сравнительно высоким температурным коэффициентом электрического сопротивления и относительно большим удельным сопротивлением. Однако этим металлам присущи и недостатки: никель и железо трудно получить в чистом виде, что усложняет изготовление взаимозаменяемых термометров сопротивления

Виды терморезисторов
1.Самая распространенная конструкция – так называемая «свободная от напряжения спираль» (Strain-free).
2. Вторая конструкция – это новая разработка, которая используется в ЧЭ значительно реже из-за высокой стоимости. Так называемая полая конструкция «hollow annulus».
3. Пленочные чувствительные элементы типа “thin-film”
4. Платиновая спираль в стеклянной изоляции.

«Свободная от напряжения спираль» (Strain-free)
Эта конструкция выпускается многими российскими предприятиями и считается самой надежной. Вариации основного дизайна заключаются в размерах деталей и материалах, используемых для герметизации корпуса чувствительного элемента (ЧЭ). Для различных диапазонов температур используются разные виды глазури. Эта конструкция ЧЭ также очень распространена за рубежом.

Полая конструкция «hollow annulus».
Эта конструкция применяется на особо важных объектах, в атомной промышленности, т.к. обладает повышенной надежностью и стабильностью метрологических параметров. Чувствительный элемент наматывается на поверхность полого металлического цилиндра, изолированную слоем оксида алюминия, образованным способом горячего распыления.

Пленочные чувствительные элементы типа “thin-film”
Пленочный ЧЭ изготавливается нанесением тонкого слоя платины на керамическую подложку. Обычно слой имеет толщину порядка 10-8 см. Слой платины сверху покрывается эпоксидным или стеклянным изоляционным слоем. Технология изготовления освоена многими зарубежными фирмами, в настоящее время пленочный платиновый ЧЭ – это самый дешевый и самый широко продаваемый сенсор.

Чувствительный элемент платинового термометра отечественного производства состоит из двух соединенных последовательно платиновых спиралей 2, расположенных в каналах керамического каркаса 4.
К двум верхним концам этих спиралей припаяны платиновые или иридиевородиевые (60 % родия) выводы 1, к которым приварены выводные проводники, изолированные керамическими бусами. Для крепления платиновых спиралей и выводов в керамическом каркасе используют глазурь (или термоцемент) на основе оксидов алюминия и кремния. Пространство между платиновыми спиралями и стенками каналов каркаса заполнено порошком оксида алюминия, который служит изолятором и улучшает тепловой контакт между спиралями и каркасом. Снаружи устройство заключено в металлический чехол 3.
Платиновая спираль в стеклянной изоляции.

Классы точности терморезистора

Сборка термометра сопротивления
Предпочтительный способ для соединения выводов ЧЭ и внутренних проводов термометра – сварка. Это предотвращает загрязнение выводных проводников другими металлами, возникающее при пайке, Внутренние выводы изготавливают обычно из меди, никеля, константана, меди с никелевым покрытием, меди со стальным покрытием и других металлов и сплавов. Выводы изолируют трубками из оксида алюминия, стекловолоконными трубками или пластиковыми трубками, если позволяет рабочая температура ТС.

Вывод
По оценкам российских и зарубежных специалистов надежность современных датчиков температуры растет. Если стоит вопрос выбора контактного датчика повышенной надежности и стабильности для температур от 200 до 600 °С, то очень сложно найти что-то более подходящее, чем платиновый термометр сопротивления. Превалирующая часть выходов из строя современных термометров сопротивления уже связана с проблемами их крепления на объекте и проблемами во внешней измерительной цепи, а не с проблемой нестабильности ЧЭ.